SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA

ANDREA YURLEY ACEVEDO GIL

COD: 2010032028

FUNDACION UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TROPICO AMERICANO

“UNITROPICO”

FOTOINTERPRETACION

YOPAL- CASANARE

2012

SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA

ANDREA YURLEY ACEVEDO GIL

COD: 2010032028

ING. JUAN DIEGO ALARCON RODRIGUEZ

FUNDACION UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TROPICO AMERICANO

“UNITROPICO”

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

FOTOINTERPRETACION

YOPAL- CASANARE

2012

INTRODUCCION

Un Sistema de Información geográfico (SIG) particulariza un conjunto de procedimientos sobre una base de datos no gráfica o descriptiva de objetos del mundo real que tienen una representación gráfica y que son susceptibles de algún tipo de medición respecto a su tamaño y dimensión relativa a la superficie de la tierra. A parte de la especificación no gráfica el SIG cuenta también con una base de datos gráfica con información georeferenciada o de tipo espacial y de alguna forma ligada a la base de datos descriptiva. En un SIG se usan herramientas de gran capacidad de procesamiento gráfico y alfanumérico, estas herramientas van dotadas de procedimientos y aplicaciones para captura, almacenamiento, análisis y visualización de la información georefenciada. La mayor utilidad de un sistema de información geográfico está íntimamente relacionada con la capacidad que posee éste de construir modelos o representaciones del mundo real a partir de las bases de datos digitales, esto se logra aplicando una serie de procedimientos específicos que generan aún más información para el análisis. La construcción de modelos de simulación como se llaman, se convierte en una valiosa herramienta para analizar fenómenos que tengan relación con tendencias y así poder lograr establecer los diferentes factores influyentes.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Perfeccionar conocimientos sobre todo lo relacionado con Bases de Datos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Saber la importancia de una Base de Datos en el sistema de información geográfica “SIG”

Conocer los beneficios de una Base de Datos. Reconocer los diferentes tipos de Base de Datos.

¿QUE SON LOS SIG?

Un sistema de información geográfica es una caso especial de sistemas de información, donde la base de datos consiste en las observaciones de objetos, actividades o eventos distribuidos espacialmente, y que pueden ser definidos en el espacio como puntos, líneas o áreas.

Sistema de computación capaz de ensamblar, almacenar, manipular, y desplegar información geográficamente referenciada, ej. Datos identificados acorde con sus localizaciones. También se incluye en el SIG el personal operativo y los datos que se incluyen en el sistema.

Un SIG está compuesto por subsistemas para:

El procesamiento de imágenes: conversión de imágenes satelitales a datos de mapa que pueden ser fácilmente interpretados.

El análisis estadístico: análisis estadístico de datos espaciales.

El manejo de base de datos: programas de cómputo utilizados para la entrada, manejo y análisis de datos espaciales y de atributos.

El despliegue cartográfico: formas diferentes de visualizar la información (pantalla, impresión en papel, etc.)

El análisis geográfico: análisis de los datos basado en su localización.

El apoyo en la toma de decisiones: ayuda en los procesos de toma de decisiones para la ubicación de recursos.

La digitalización de mapas: conversión de mapas en formatos analógicos (papel) a formato digital.

La definición más extendida de SIG, con pequeñas variaciones, es la establecida por el Departamento de Medio Ambiente (DoE), Burrough, Goodchild, Rhin y otros. Entresacando lo mejor de cada formulación y refundiéndolo a nuestro criterio, podemos sintetizarla diciendo queun SIG es un: “Conjunto integrado de medios y métodos informáticos, capaz de recoger, verificar, almacenar, gestionar, actualizar, manipular, recuperar, transformar, analizar , mostrar y transferir datos espacialmente referidos a la Tierra”.

Una definición muy ilustrativa es la de Bouillé (1978), que concibe un SIG como un: “Modelo informatizado del mundo real, descrito en un sistema de referencia ligado a la Tierra, establecido para satisfacer unas necesidades de información

específicas respondiendo, del mejor modo posible, a un conjunto de preguntas concreto”

Esta definición implica:

1. Una capacidad de registro selectiva ante los fenómenos del entorno, un proceso de abstracción para generar un modelo simplificado, y la elección de una estructura conceptual para los entes considerados, sus propiedades y los sucesos en los que se ven implicados. Un SIG contiene una versión simplificada, abstraída y estructurada de una parte del mundo real.

2. Que los datos tienen que estar descritos en un Sistema de Referencia ligado a la Tierra, condición indispensable para que estemos hablando de Información Geográfica, con todas sus características y su problemática específica.

3. Una finalidad que orienta todo el proyecto: las consultas a responder, es decir los requisitos que definen de qué SIG se trata.

4. Que un SIG es un proyecto de ingeniería que busca una solución óptima para resolver un problema.

COMPONENTES DE UN SIG

HARDWARE

Grupo de componentes materiales utilizados en un sistema informático. Es la parte tangible, física y real de un Sistema de Información.Los equipos de hardware más populares son los ordenadores personales. En SIG, también se usan las estaciones de trabajo o Workstation.Es el componente que ofrece cada vez más prestaciones a un coste cada vez más reducido. Evoluciona a una gran velocidad y se puede decir que es el componente mejor resuelto con diferencia.

SOFTWARE

Es el conjunto de programas que corre en un sistema informático, la parte no física. La palabra nace por oposición a hardware. Depende de él, evoluciona mucho más lentamente, y esto llega a ser un problema, porque usando lenguajes de alto nivel no se aprovechan al máximo lasposibilidades de la máquina. El tiempo medio de vida de una versión de una aplicación es de 2 años.

ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO SIG

Hay dos tipos básicos de SIG diferenciados por la manera en que cada una almacena y maneja los datos. Estos dos modelos son denominados Raster y vectorial.

MODELOS RASTER

En estos sistemas los datos se presentan como una matriz de celdas de área igual. El elemento menor indivisible es la celda (pixel en el caso de imágenes). Cada celda tiene definidas sus propiedades individuales pero su forma se mantiene generalmente cuadrada. A niveles gruesos de resolución los polígonos parecen formados por bloques y las líneas o curvas se ven como escaleras. A niveles más finos de resolución un Raster se parece bastante a un mapa pero los requerimientos de almacenamiento de datos se incrementan exponencialmente. Cada celda en un modelo Raster tiene un único valor asignado. Este valor puede ser un atributo individual o ser un enlace a atributos diversos por medio de una base de datos relacionar.

Su característica básica es la creación de una trama de celdas o pixeles en la que cada una de ellas tiene una única propiedad espacial. En este modelo lo que interesa es la propiedad espacial más que los límites exactos. Utiliza una base teórica similar a la teledetección por lo que la integración de la información geográfica obtenida a través de las imágenes satélites es más sencilla y directa.

La celda es el elemento básico de este modelo. Generalmente su forma escuadrada o rectangular y todas tienen el mismo tamaño formando un entramado regular. Con su tamaño se determina la escala de la imagen que se está introduciendo, lógicamente cuanto más pequeña sea ésta mayor será la escala de resolución que se obtenga.

OTRAS DEFINICIONES

Sistema de almacenamiento de datos de un SIG que parte de dividir el terreno en una serie de celdillas regulares, sobre las que se codifican las distintas variables que integran el sistema (CHUVIECO, 1990)

Referido al modelo que emplea una matriz regular de celdas que cubren un área, conteniendo valores numéricos, para la representación del espacio. En este modelo, las relaciones topológicas entre las entidades geográficas

están implícitamente definidas por la disposición de las celdas en la matriz (COMAS y RUIZ, 1993)

Una base de datos que contiene la información espacial dentro de un formato de entramado regular de celdillas (BURROUGH y MCDONELL, 1998)

MODELOS DE REPRESENTACIÓN DE DATOS ESPACIALES

MODELOS VECTORIALES

En este caso los elementos se componen de puntos, líneas y polígonos. Al inicio de cada elemento se encuentra un nodo, que es un punto localizado en coordenadas XY, las líneas son definidas por dos nodos y las curvas por dos nodos y un vértice (punto) de inflexión. Los elementos pueden tener propiedades individuales contenidas en sí mismos o por medio de una base de datos relacional. Este sistema es más eficiente para el almacenamiento de datos. También su uso en cartografía es preferible ya que se mantiene la figura real del elemento.

OTRAS DEFINICIONES Forma de almacenamiento de datos en la cual las distintas unidades

temáticas se definen por las coordenadas de sus bordes. Una descripción topológica asociada a esa información gráfica permite reconstruir

posteriormente las variables temáticas asociadas a esos polígonos (CHUVIECO, 1997)

Es uno de los modelos del espacio por excelencia más utilizados. Los elementos geométricos o gráficos del modelo vectorial son los puntos, líneas, los polígonos y los volúmenes. Las relaciones existentes entre ellos quedan explícitamente definidas mediante el empleo de la topología y sus características descriptivas están caracterizados por los datos alfanuméricos (COMAS y RUIZ, 1993)

Medio para la codificación y almacenaje de puntos, líneas y polígonos en forma de unidades de datos expresados en magnitudes, dirección y conectividad (BURROUGH y MCDONELL, 1997)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MODELOS RASTER Y VECTORIAL

A pesar de que en los próximos capítulos se van a analizar con mayor profundidad estos dos modelos, sobre todo en aquellos aspectos relativos a la manera de introducir la información; en este epígrafe se compararán según sus capacidades y las ventajas e inconvenientes que trae la gestión de la información en cada uno de ello. La polémica raster versus vectorial parece definitivamente superada. Pues en los últimos años la mayor parte de los SIG comerciales han ido integrando en sus programas los módulos adecuados para poder utilizar las mejores cualidades de cada uno de los modelos. A pesar de esto, aún, muchos usuarios de SIG se plantean este dilema en el momento de adquirir un software concreto.

Estructura de datos. Por un lado la estructura raster es más simple y por tanto más sencilla de comprender pero por otro lado la vectorial es más compacta y permite unas capacidades de análisis mayores.Introducción de datos. De igual modo cada una adquiere diferente dificultad en función del origen de los datos. El modelo raster admite mejor la informaciónprocedente de las imágenes satélites o la información adquirida a través de un barredor digital. Por otro lado la información de pantalla o la recogida a partir de mesas digitalizadoras se adaptan mejor al modelo vectorial. La introducción directa alfanumérica es mucho más pesada en el modelo raster.Almacenamiento. A pesar de las mejoras alcanzadas en el modelo raster, sus necesidades de espacio de almacenamiento son mayores que para el vectorial. A un mismo número de entidades geográficas el espacio ocupado por la información raster puede doblar a la vectorial. Debido a ello la operatividad y versatilidad de los programas vectoriales es bastante mayor.Gestión de datos. En el modelo vectorial las características de las entidades pueden ser consultadas como objetos individuales o en conjunto. En el raster sólo se pueden consultar las características de cada celdilla y no las entidades en su conjunto.Representación topológica. En el raster, a veces, algunas relaciones topológicas son difíciles de representar mientras que el vectorial genera una codificación eficiente de la topología.Integración de imágenes satélites. El formato en bit de las imágenes satélites hace más eficiente al raster a la hora de integrar estas imágenes como información geográfica y su facilita el análisis posterior.Análisis de redes. Como ya se expuso anteriormente el modelo vectorial es más eficaz a la hora de asumir algunas de las relaciones topológicas y por ello esta estructura es la más adecuada para trabajar en el análisis de redes.Análisis poligonal. Por el contrario la regularidad de la celdilla del modelo raster favorece el análisis poligonal. Por ejemplo la superposición de mapas es una tarea que cumplen con mayor rigor los programas cuyo modelo es el raster.Análisis estadístico. La estructura raster facilita en alguna medida el análisis estadístico y gráfico, sobre todo el poligonal.Salida cartográfica. Parece consensuado que las capacidades de salida cartográfica son mayores en los programas vectoriales que en los raster. Los mapas generados por formatos vectoriales se asemejan en gran medida a los realizados manualmente.

Por último sólo advertir que este análisis comparativo es altamente relativo pues en una parte importante depende del sotfware que se utilice y de las necesidades que se tenga que cubrir con el Sistema de Información Geográfica. Si se atiende a la media final puede parecer que el modelo

vectorial es algo superior en prestaciones al raster pero si la preocupación se centra en el análisis poligonal o en la integración de imagen satélite está percepción puede variar por completo.

¿QUE ES UNA BASE DE DATOS?

Es una colección de datos referentes a una organización estructura según un modelo de datos de forma que refleja las relaciones y restricciones existentes entre los objetos del mundo real, y consigue independencia, integridad y seguridad de los datos. Lo que debemos tener claro es la diferencia entre Base de Datos y SGBD. La base de datos es el almacenamiento donde residen los datos. El SGBD es el encargado de manipular la información contenida en ese almacenamiento mediante operaciones de lectura/escritura sobre la misma. Además las bases de datos no solo contendrán las tablas (ficheros) de datos, sino que también almacenara formularios (interfaces para edición de datos), consultas sobre los datos, e informes. El SGBD se encargara de manipular esos datos, controlar la integridad y seguridad de los datos, reconstruir y reestructurar la base de datos cuando sea necesario.

BENEFICIOS DE UNA BASE DE DATOS

VENTAJAS

Compactación: No hay necesidad de archivos en papel voluminoso.

Velocidad: La maquina puede recuperar y actualizar datos más rápidamente que un humano.

Menos trabajo laborioso: Se puede eliminar gran parte el trabajo de llevar los archivos a mano. Las tareas mecánicas siempre las realizan mejor las maquinas.

Actualidad: En el momento que la necesitemos tendremos a nuestra disposición información precisa y actualizada.

BENEFICIOS DEL ENFOQUE DE BASE DE DATOS

Los enfoques pueden compartirse: Significa que las aplicaciones existentes puedan compartir la información de la base de datos, y que también sea posible desarrollar nuevas aplicaciones para operar sobre los mismos datos.

Es posible reducir la redundancia: En sistemas que no son de bases de datos, cada aplicación tiene sus propios archivos exclusivos. Con la aplicación de las bases de datos estos archivos podrían integrase y reducir la redundancia.

Es posible (hasta cierto grado) evitar la inconsistencia: cuando existen elementos en la base de datos que están representados en entidades distintas y el DBMS no está enterado de la duplicidad (redundancia NO CONTROLADA), habrá ocasiones en las que las dos entidades no coincidan: digamos, cuando una de ellas ha sido actualizada y la otra no. En esos momentos, decimos que la base de datos es inconsistente. Una base de datos en un estado inconsistente es capaz de proporcionar a sus usuarios información incorrecta o contradictoria.

Es posible brindar un manejo de transacciones: Una transacción es una unidad de trabajo lógico, que por lo regular comprende varias operaciones de la base de datos. Si el usuario declara que las operaciones son parte de la misma transacción, entonces el sistema puede en efecto garantizar que se hagan todas o ninguna de ellas, aun cuando el sistema fallara a la mitad del proceso. La característica de atomicidad de las transacciones se aplica aun en el caso de un solo usuario.

MODELOS DE BASES DE DATOS

BASE DE DATOS TABULARES

Es un fichero simple secuencial (como una agenda telefónica). No se aplica en SIG ya que la búsqueda de información sería muy lenta.

BASE DE DATOS JERARQUICAS

Se construye con el principio de que una entidad se relaciona con una de mayor nivel y con una o muchas de menor nivel (solo relaciones verticales descendentes).

BASE DE DATOS EN RED

En este caso los elementos incorporados se pueden relacionar también con elementos de niveles diferentes no solo de modo vertical. Solo puede manejar una relación de muchos a muchos mediante registros de intersección. Las bases de datos en red la actualización es muy compleja cuando hay demasiados enlaces y estos son difíciles de modificar. Es una estructura menos rígida que la jerárquica pero menos flexible que las bases de datos relacionadas.

BASE DE DATOS CENTRAL

La información se almacena en una sola base de datos, localizada físicamente en un único lugar, con lo que se reduce el riesgo de repetir la información y se consigue mayor integración de los datos para su actualización.

BASE DE DATOS DISTRIBUIDA

Consiste físicamente en un conjunto de estaciones conectadas entre si mediante una red de comunicaciones. Cada estación o equipo es una base de datos en si misma pero trabajando en forma integrada con las demás así, cualquier usuario puede entrar a la base de datos de un equipo, desde otro.

BASE DE DATOS ESPACIAL

Es un sistema administrador de bases de datos que maneja datos existentes en un espacio o datos espaciales. La construcción de una base de datos geográfica implica un proceso de abstracción para pasar de la complejidad del mundo real a una representación simplificada que pueda ser procesada por el lenguaje de las computadoras actuales. Este proceso de abstracción tiene diversos niveles y normalmente comienza con la concepción de la estructura de la base de datos, generalmente es capaz; en esta fase, y dependiendo de la utilidad que se vaya a dar la información a compilar, se seleccionan las capas temáticas a incluir.

En este tipo de bases de datos es imprescindible establecer un cuadro de referencia, para definir la localización y relación entre objetos, ya que los datos tratados en este tipo de base de datos tiene un valor relativo, no es un valor absoluto. Los sistemas de referencia espacial pueden ser de dos tipos:

Georreferenciados (aquellos que se establecen sobre las superficies terrestre son los que normalmente se utilizan, ya que es un dominio manipulable, perceptible y que sirve de referencia)

No georreferenciados (son sistemas que tienen valor físico, pero que pueden ser útiles en determinadas situaciones).

La estructura de la información espacial procedente del mundo real en capaz con lleva cierto nivel de dificultad. En primer lugar, la necesidad e abstracción que requieren los computadores implica trabajar con primitivas básica de dibujo, de tal forma que toda la complejidad de la realidad ha de ser reducida a puntos, líneas o polígonos.

DATASETS

Es una representación de datos residente en memoria que proporciona un modelo de programación relacional coherente independientemente del origen de datos que contiene. Un DataSet representa un conjunto completo de datos, incluyendo las tablas que contienen, ordenan y restringen los datos, así como las relaciones entre las tablas.

PASOS PARA DISEÑAR UNA BASE DE DATOS

Determinar la finalidad de la base de datos.

Esto le ayudaría a estar preparado para los demás pasos.

Buscar y organizar la información necesaria

Reúna todos los tipos de información que desee registrar en la base de datos, como los nombres de productos o los números de pedidos.

Dividir la información en tablas.

Divida los elementos de información en entidades o temas principales, como productos o pedidos. Cada tema pasara a ser una tabla.

Convertir los elementos de información en columnas.

Decida qué información desea almacenar en cada tabla. Cada elemento se convertirá en un campo y se mostrara como una columna en la tabla. Por ejemplo, una tabla empleados podría incluir campos como apellido y fecha de contratación.

Especificar claves principales.

Elija clave principal de cada tabla. La cable principal es una columna que se utiliza para identificar inequívocamente cada fila, como id. De producto o id. De pedido.

Definir relaciones entre las tablas

Examine cada tabla y decida como se relacionan los datos de una tabla con las demás tablas. Agregue campos a las tablas o cree nuevas tablas para clarificar las relaciones según sea necesario.

Ajustar el diseño

Analice el diseño para detectar errores. Cree las tablas y agregue algunos registros con datos de ejemplo. Compruebe si puede obtener los resultados previstos de las tablas. Realice los ajustes necesarios en el diseño.

Aplicar las reglas de normalización

Aplique reglas de normalización de los datos para comprobar si las tablas están estructuradas correctamente. Realice los ajustes necesarios en las tablas

¿QUE ES UNA GEODATABASE?

La Geodatabase es un modelo que permite el almacenamiento físico de la información geográfica, ya sea en archivos dentro de un sistema de ficheros o en una colección de tablas en un Sistema Gestor de Base de Datos (Microsoft Access, Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2 e Informix). El modelo de la Geodatabase permite almacenar, además de elementos geográficos, el comportamiento de dichos elementos, lo que facilita la generación de una visión más completa de la realidad.

Características: Permite almacenar numerosos tipos de datos: Vectorial, raster, CAD, Tablas, topología, información calibrada, etc...

Cuando reside en un sistema gestor de base de datos estándar (Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2, Informix y Microsoft Access), permite aprovechar todo el potencial de las herramientas de estos sistemas, y completa la funcionalidad presente en la base de datos con funciones necesarias para el tratamiento de la información espacial.

La geodatabase es la estructura de datos nativa para ArcGIS y es el formato de datos principal que se utiliza para la edición y administración de datos. Mientras ArcGIS trabaja con información geográfica en numerosos formatos de archivo del sistema de información geográfica (SIG), está diseñado para trabajar con las capacidades de la geodatabase y sacarles provecho.

Es el almacenamiento físico de la información geográfica, que principalmente utiliza un sistema de administración de bases de datos (DBMS) o un sistema de archivos. Puede acceder y trabajar con esta instancia física del conjunto de datasets a través de ArcGIS o mediante un sistema de administración de bases de datos utilizando SQL.

Las geodatabases cuentan con un modelo de información integral para representar y administrar información geográfica. Este modelo de información integral se implementa como una serie de tablas que almacenan clases de entidad, datasets ráster y atributos. Además, los objetos de datos SIG avanzados agregan comportamiento SIG, reglas para administrar la integridad espacial y herramientas para trabajar con diversas relaciones espaciales de las entidades, los rásteres y los atributos principales.

La lógica del software de geodatabases proporciona la lógica de aplicación común que se utiliza en ArcGIS para acceder y trabajar con todos los datos geográficos en una variedad de archivos y formatos. Esto permite trabajar con la geodatabase, e incluye el trabajo con shapefiles, archivos de dibujo asistido por ordenador (CAD), redes irregulares de triángulos (TIN),

cuadrículas, datos CAD, imágenes, archivos de lenguaje de marcado geográfico (GML) y numerosas otras fuentes de datos SIG.

Las geodatabases poseen un modelo de transacción para administrar flujos de trabajo de datos SIG.

CONCLUSIONES

Algunos de los aspectos aprendidos y que de gran peso es la base de datos su definición, requerimiento, ventajas y características donde podemos decir que la base de datos: es una colección de datos o información usados para dar servicios a muchas aplicaciones al mismo tiempo. En cuanto al requerimiento podemos decir que cumple las mismas tareas de análisis que del software tiene como característica relacionar la información como vía organización y asociación donde la base de datos tiene una ventaja que es utilizar la plataforma para el desarrollo del sistema de aplicación en las organizaciones

Como conclusión debe decirse, que ambos modelos, raster y vectorial, tienen sus propios potencialidades y carencias, por lo que, los modernos SIG incorporan elementos de ambas técnicas de representación, además de extensiones que permiten la conversión de una a otro modelo.

BIBLIOGRAFIA

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%C3%A1fica http://www.geotecnologias.com/Documentos/GIS.pdf http://www.caliper.com/TransCAD/aplicacion.htm : http://www.aulati.net/?tag=google-maps